收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

镁铝水滑石基复合材料吸附去除水中铬(Ⅵ)、磷酸盐的研究

邓林  
【摘要】:水中铬(Ⅵ)、磷酸盐的超标,会对生态环境和人体健康产生严重的危害。目前用于处理水中Cr(Ⅵ)、磷酸盐的技术主要有化学沉淀法、离子交换法、电解法、生物法、吸附法等,其中吸附法以其成本低、操作管理简单、处理效率高、无二次污染、吸附剂可循环利用等,受到越来越多的关注。本研究采用共沉淀法制备了复合吸附剂高岭土/Mg Al-LDH、Co Fe2O4/Mg Al-LDH,并用于水中Cr(Ⅵ)、磷酸盐的去除,为两种吸附剂今后在水污染控制方面的实际应用提供理论依据。通过SEM、BET、TG-DAT、XRD、FTIR、XPS等测试方法对吸附剂进行表征,结果表明:高岭土/Mg Al-LDH和Co Fe2O4/Mg Al-LDH的复合过程均为物理过程,不涉及化学反应。高岭土/Mg Al-LDH的比表面积、孔容分别为23.47m2/g、0.039 m3/g,分别是高岭土的5倍、4倍,Co Fe2O4/Mg Al-LDH的比表面积、孔容分别为120.75m2/g、0.756m3/g,分别是Co Fe2O4的8倍、10倍。高岭土和Co Fe2O4的热力学特性稳定,而复合吸附剂高岭土/Mg Al-LDH和Co Fe2O4/Mg Al-LDH由于失去层间水、脱羟基和碳酸根等,在煅烧过程中均出现不同程度的质量损失。通过小试摇床试验系统地考察了两种复合吸附剂在不同操作条件下吸附除Cr(VI)、磷酸盐的效果,研究了吸附剂除Cr(VI)、磷酸盐的动力学、热力学,此外对吸附剂的再生性能、吸附机理进行了探讨。结果表明:与高岭土、Co Fe2O4相比,复合吸附剂高岭土/Mg Al-LDH和Co Fe2O4/Mg Al-LDH对Cr(VI)、磷酸盐的去除率明显增大。溶液p H值对吸附剂高岭土/Mg Al-LDH除Cr(VI)、磷酸盐的影响较小,在p H=2.5~9.5范围内时,吸附剂对Cr(VI)、磷酸盐的去除率均维持在90%以上。吸附动力学、热力学研究表明:高岭土/Mg Al-LDH对Cr(VI)、磷酸盐的吸附数据可用准二级动力学模型、Langmuir吸附等温模型拟合,吸附以化学吸附为主,是自发的放热反应过程,低温有利于吸附剂对水中Cr(VI)、磷酸盐的去除。当温度为298K时,Cr(VI)的最大吸附量为15.86mg/g,磷酸盐的最大吸附量为11.92mg/g。溶液p H值对吸附剂Co Fe2O4/Mg Al-LDH除Cr(VI)、磷酸盐的影响较大,强酸性条件下的去除效果最佳,去除率可达95%以上,而中性和碱性条件下的去除效果不理想。吸附动力学、热力学研究表明:Co Fe2O4/Mg Al-LDH对Cr(VI)、磷酸盐的吸附数据可用准二级动力学模型、Langmuir吸附等温模型拟合,吸附以化学吸附为主。Co Fe2O4/Mg Al-LDH对Cr(VI)的吸附为自发的放热反应过程,当温度为283K时,Cr(VI)的最大吸附量为64.46mg/g。Co Fe2O4/Mg Al-LDH对磷酸盐的吸附为自发的吸热反应过程,当温度为333K时,磷酸盐的最大吸附量为105.37mg/g。吸附机理研究表明:高岭土/Mg Al-LDH主要通过表面络合和离子交换两种作用去除水中的Cr(VI)、磷酸盐。一方面,吸附剂表面的羟基(-OH)和NH4+通过正负电荷间的静电力(或库仑力)作用吸引溶液中Cr(VI)、磷酸盐阴离子,而后在吸附剂表面进行络合,参与吸附过程;另一方面,吸附剂表面或层间的NO3-通过与溶液中的铬酸根、磷酸根离子进行离子交换,从而达到去除Cr(VI)、磷酸盐的目的。Co Fe2O4/Mg Al-LDH主要通过表面络合作用进行Cr(VI)、磷酸盐的吸附。与文献报道的活性炭、吸附树脂、石墨烯、生物吸附剂等相比,本研究制备的复合吸附剂高岭土/Mg Al-LDH、Co Fe2O4/Mg Al-LDH具有吸附容量大、制备工艺简单、价格低廉、且易于从水中分离等优点,因此在水处理领域具有广阔的应用前景。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 杨汉培;宋双双;俞咪虹;傅小飞;吴俊明;;CNTs改性及水体中Cr(VI)离子的吸附性能研究[J];安徽理工大学学报(自然科学版);2014年02期
2 ;[J];;年期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 邓林;镁铝水滑石基复合材料吸附去除水中铬(Ⅵ)、磷酸盐的研究[D];湖南大学;2015年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978